CN108162523B - 一种防水透气纳米发电布料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水透气纳米发电布料及其制备方法，属于功能材料和绿色新能源技术领域；防水透气纳米发电布料依次包括基底、功能层、第一摩擦层和第二摩擦层；功能层为纳米纤维膜；第一摩擦层为印刷有电极材料的第一普通布料，第二摩擦层为第二普通布料；基底普通布料与静电纺纳米纤维膜热压连接，构成防水透气布料复合层，防水透气布料复合层与摩擦纳米发电复合层周边固接。本发明的防水透气纳米发电布料不仅可以作为舒适的防水透气的户外服装，而且还可以收集人们活动时的产生的摩擦电。本发明具有制备工艺简单、性能优异、材料成本低廉、实用性较强、可大规模生产等优点，具有很大的实用性和重要的产业化前景。

Description

一种防水透气纳米发电布料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种布料及其制备方法，特别涉及一种基于静电纺丝技术的纳米纤维膜和基于摩擦纳米发电的户外服装和可穿戴发电设备的防水透气纳米发电布料及其制备方法，属于功能材料和绿色新能源技术领域。
背景技术
每当天气恶劣的时候，人们一般会穿戴防风挡雨的衣服，但是在户外活动一段时间后肯定会出汗，外面冷，里面热，很不舒服。
目前市场上卖的户外防水服装大多是不透气的，长时间穿在身上会让皮肤感觉很难受。比如说在布料的表面涂一层高分子膜用来防水，但是没有孔隙，空气没法通过。也有一些防水透气的服装，但是价格比较贵，效果也不是很好。比如说用拉伸的方法把聚四氟乙烯(PTFE)拉伸出微孔，但是在拉伸的过程中，材料各方向的受力不均匀，有的地方受力大，孔就比较大，有的地方受力小，孔就很小，甚至没有孔。这样拉伸处理的布料穿上去肯定不舒服。
静电纺丝得到的纳米纤维膜微孔分布均匀，透气性能比较好。
通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤维还面临一些需要解决的问题。首先，在制备有机纳米纤维方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。其次，静电纺有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。如何制备出适合需要的、高性能、多功能的复合纳米纤维是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维是一个重要的课题。
摩擦纳米发电机(TENGs)的原理基于摩擦起电和静电感应的耦合。通常，当两种材料相互接触时，界面的某些部位形成了化学键，电荷在界面之间转移以平衡电化学势，从而产生摩擦电荷。在外力驱动下，摩擦带电的界面之间相互运动，导致TENGs中的电势差呈周期性变化。在短路条件下，交变电流流经负载，以达到两个电极之间的静电平衡。它有四种基本模式：a)垂直接触-分离模式；b)横向滑动模式；c)单电极模式；d)自支撑摩擦电层状模式。
摩擦纳米发电机是最近几年兴起的一种新型的绿色能源收集方式，可以将环境中的低频机械能转化为电能。比如收集风能、波浪能、人体机械能等。其中用于收集人体机械能的研究有很多，但是目前将摩擦纳米发电机应用在收集人体活动时产生的能量的材料大部分是不透气的塑料和片状金属，穿在身上很不舒服。时间长了话，这些不透气的塑料甚至会引起皮肤炎症。
因此，提供一种加工简单，而且还能保证布料透气，在收集人体活动时产生的机械能的同时也能保证身体的舒适行性的防水透气纳米发电布料及其制备方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种防水透气纳米发电布料。该防水透气纳米发电布料不仅可以作为舒适的防水透气的户外服装，而且还可以收集人们活动时的产生的摩擦电。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种防水透气纳米发电布料，自上而下依次包括基底、功能层、第一摩擦层和第二摩擦层，其中：所述基底为基底普通布料；所述功能层为纳米纤维膜；所述第一摩擦层为印刷有电极材料的第一普通布料，所述第二摩擦层为第二普通布料，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层构成摩擦纳米发电复合层；所述基底普通布料与所述静电纺纳米纤维膜热压连接，构成防水透气布料复合层，所述防水透气布料复合层与所述摩擦纳米发电复合层周边固接。
优选地，所述第二普通布料与功能层相邻的一面印刷有电极材料。
优选地，所述印刷采用丝网印刷或喷墨打印。
优选地，所述第一摩擦层中印刷的电极材料形成弧形部分结构。
优选地，所述第一摩擦层和第二摩擦层四周固定连接，中间部分未接触或未完全接触；在外界作用下，第一摩擦层的弧形部分结构和第二摩擦层接触/分离。
优选地，所述基底普通布料、第一普通布料和第二普通布料是市场上任意一种布料或实验室合成的具有透气性的材料(如棉布、麻布、丝绸、呢绒、化纤、混纺、莫代尔等)。
优选地，所述纳米纤维膜的材质为高分子材料，包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和/或聚酰胺。
优选地，所述纳米纤维膜是静电纺纳米纤维膜、熔融纺丝纳米纤维膜或气吹法得到的纳米纤维膜，具有防水透气的功能。
优选地，所述电极材料为导电纳米材料，可以是金属纳米颗粒、金属纳米线、碳纳米管和/或石墨烯。
优选地，所述金属可以是金、银、铜、铝或镍。
优选地，所述电极材料为碳纳米管电极。
优选地，所述碳纳米管电极为扶手椅形纳米管、锯齿形纳米管或手性纳米管。
本发明的另一目的是提供上述防水透气纳米发电布料的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种防水透气纳米发电布料的制备方法，其步骤如下：
(1)、防水透气布料复合层的制备
纳米纤维膜作为防水透气的功能层，将纳米纤维膜与基底普通布料热压构成防水透气布料复合层；
(2)、第一摩擦层的制备
在第一普通布料构成的基底上印刷电极材料，形成导电网络，作为第一摩擦层；
(3)、第二摩擦层的设置
设置第二普通布料于所述第一摩擦层的上方，作为第二摩擦层；
(4)摩擦纳米发电复合层的制备
所述第一摩擦层和第二摩擦层四周固定，中间部分未接触或未完全接触，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层构成摩擦纳米发电复合层；
(5)防水透气纳米发电布料的制备
步骤(1)制备的防水透气布料复合层与步骤(4)制备的摩擦纳米发电复合层周边固接，得到防水透气纳米发电布料。
优选地，所述步骤(3)中所述第二摩擦层的背面印刷电极材料，且使所述第二摩擦层与所述第一摩擦层并未接触或不完全接触。
优选地，所述印刷采用丝网印刷或喷墨打印的印刷方式。
优选地，所述第一摩擦层中印刷的电极材料形成弧形部分结构。
优选地，所述第一摩擦层和第二摩擦层四周固定连接，中间部分并未接触或完全接触；在外界作用下，第一摩擦层的弧形部分结构和第二摩擦层接触/分离。
优选地，所述第二普通布料与功能层相邻的一面印刷有电极材料。
优选地，所述基底普通布料、第一普通布料和第二普通布料是市场上任意一种布料或实验室合成的具有透气性的材料(如棉布、麻布、丝绸、呢绒、化纤、混纺、莫代尔等)。
优选地，所述纳米纤维膜的材质为高分子材料，包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和/或聚酰胺。
优选地，所述纳米纤维膜是静电纺纳米纤维膜、熔融纺丝纳米纤维膜或气吹法得到的纳米纤维膜，具有防水透气的功能。
优选地，所述电极材料为导电纳米材料，可以是金属纳米颗粒、金属纳米线、碳纳米管和/或石墨烯。
优选地，所述金属可以是金、银、铜、铝或镍。
优选地，所述电极材料为碳纳米管电极。
优选地，所述碳纳米管电极为扶手椅形纳米管、锯齿形纳米管或手性纳米管。
本发明的再一目的是提供上述防水透气纳米发电布料的应用。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
防水透气纳米发电布料的应用，用于制备防水透气户外服装和/或可穿戴发电装置。
有益效果：
本发明利用丝网印刷的方法把电极材料直接印刷在布料上，不仅加工简单，而且还能保证印刷上电极材料的布料透气；通过将防水透气布料复合层与摩擦纳米发电复合层焊接连接，在收集人体活动时产生的机械能的同时也能保证身体的舒适行性。
本发明通过利用静电纺丝纳米纤维膜的微孔小而均匀的特点做防水透气布料，并且利用摩擦纳米发电的摩擦起电和静电感应效应，收集人体的机械能。
下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是本发明实施例1的防水透气纳米发电布料主体部分的结构示意图。
图2是本发明实施例1的防水透气纳米发电布料的加工流程图。
图3是本发明实施例1的防水透气纳米发电布料中摩擦纳米发电的工作原理图。
图4是本发明实施例2的防水透气纳米发电布料主体部分的结构示意图。
图5是本发明实施例2的防水透气纳米发电布料的加工流程图。
图6是本发明实施例2的防水透气纳米发电布料中摩擦纳米发电的工作原理图。
附图中主要零部件名称：
1 静电纺PVDF纳米纤维膜 2 第二普通布料
2-1 第一普通布料 2-2 基底普通布料
3 第二碳纳米管电极 3-1 第一碳纳米管电极
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
以静电纺丝技术制得的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜和丝网印刷碳纳米管电极作为服装布料，将布料作为衣服的任意部位即可。
如图1所示，是本发明实施例1的防水透气纳米发电布料主体部分的结构示意图；其中，1为静电纺PVDF纳米纤维膜，2为第二普通布料，2-1为第一普通布料，2-2为基底普通布料，3为第二碳纳米管电极，3-1为第一碳纳米管电极。本实施例的可作为户外服装的防水透气纳米发电布料自上而下依次为：基底普通布料2-2(可以市场上可购的任意一种布料或实验室合成的具有透气性的材料，如棉布、麻布、丝绸、呢绒、化纤、混纺、莫代尔等)，静电纺PVDF纳米纤维膜1，第一碳纳米管电极3-1是多壁碳纳米管(或多层碳纳米管，Multi-walledCarbon nanotubes，MWCNTs)，第一普通布料2-1(与基底普通布料2-2相同)，第二碳纳米管电极3(与第一碳纳米管电极3-1相同)，第二普通布料2(与基底普通布料2-2相同)；其中，最上面的基底普通布料2-2和静电纺PVDF纳米纤维膜1热压成为一体，构成防水透气布料复合层；第一碳纳米管电极3-1印刷在第一普通布料2-1上，第二碳纳米管电极3印刷在第二普通布料2上；两层印刷有碳纳米管电极的普通布料依次叠放，构成摩擦纳米发电复合层；所述防水布料复合层和所述摩擦纳米发电复合层平行叠放，超声焊接成一体，构成防水透气纳米发电布料。
将静电纺PVDF纳米纤维膜1直接覆盖在基底普通布料2-2上，通过热压形成一个整体，则可以形成一个防水透气布料复合层；在第一普通布料2-1的表面采用丝网印刷技术印刷第一碳纳米管电极3-1，在第二普通布料2的表面采用丝网印刷技术印刷第二碳纳米管电极3，再将印刷有碳纳米管电极的普通布料依次叠放(可以看做是4层，从下到上依次是：第二普通布料2、第二碳纳米管电极3、第一普通布料2-1、第一碳纳米管电极3-1，摩擦部分为中间的第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1，构成摩擦纳米发电复合层；将防水透气布料复合层和摩擦纳米发电复合层平行叠放，通过超声焊接机将两个复合层焊接成一个整体，即构成防水透气纳米发电布料1。
第一碳纳米管电极3-1可以是单壁碳纳米管(或称单层碳纳米管，Single-walledCarbon nanotubes，SWCNTs)；也可以是多壁碳纳米管(或多层碳纳米管，Multi-walledCarbon nanotubes，MWCNTs)；可以是扶手椅形纳米管(armchair form)、锯齿形纳米管(zigzag form)或手性纳米管(chiral form)。
第一普通布料2-1也可以与基底普通布料2-2不同。
第二碳纳米管电极3也可以与第一碳纳米管电极3-1不同)，第二普通布料2也可以与基底普通布料2-2不同。
如图2所示，是本实施例的防水透气纳米发电布料的加工流程图；先采用静电纺丝技术制得静电纺PVDF纳米纤维膜1，并用市场上可购的畅印恒温热压机将静电纺PVDF纳米纤维膜1与基底普通布料2-2热压为一个整体；同时，将第一碳纳米管电极3-1印刷在第一普通布料2-1上，在第二普通布料2的表面采用丝网印刷技术印刷第二碳纳米管电极3，再将两个印刷有碳纳米管电极的第一普通布料2-1和第二普通布料2叠放在一起，构成摩擦纳米发电复合层；最后，通过如图2所示放置各层布料，然后用市场上购得的中国深圳恒波超声焊接机将材料进行焊接，得到防水透气纳米发电布料1。
如图3所示，是本实施例的防水透气纳米发电布料中摩擦纳米发电的工作原理图；以切换接触/分离状态产生感应电荷为例，对本发明专利申请公开的防水透气纳米发电布料的摩擦发电工作原理进行阐述：摩擦纳米发电复合层的摩擦层为第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1；如图3所示，图3(i)至图3(iv)是摩擦纳米发电的一个完整工作周期。在图3(i)的初始状态下，第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1完全接触，由于摩擦起电作用，使得第一普通布料2-1表面带负电，第二碳纳米管电极3表面带上等量正电荷，此时，上下摩擦面的正负电荷处于平衡状态，外接回路中没有电流；当第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1发生分离的时候，由于两种摩擦材料之间的距离变大，正电荷会从第二碳纳米管电极3移动到第一普通布料2-1背面的第一碳纳米管电极3-1上，如图3(ii)所示；当第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1的距离达到最大的时候，电子不再移动，回路中没有电流，如图3(iv)所示，正电荷从第二碳纳米管电极3上转移到了第一普通布料2-1背面的第一碳纳米管电极3-1上；当第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1相互靠近的时候，为了平衡第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1的电势，正电荷会从第一普通布料2-1背面的第一碳纳米管电极3-1移动到其正面的第二碳纳米管电极3上，如图3(iii)所示；当第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1逐渐靠近，最终相互接触，工作状态回到图3(i)，即开始下一个循环。
其中，第二普通布料2在此不参与摩擦，只是作为第二碳纳米管电极3的基底。
实施例2
以静电纺丝技术制得的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜和丝网印刷碳纳米管电极做为服装布料，将布料作为衣服的任意部位即可。
如图4所示，本发明实施例2的防水透气纳米发电布料主体部分的结构示意图；其中，1为静电纺PVDF纳米纤维膜，2-2为基底普通布料，2-1为第一普通布料，3为第二碳纳米管电极，2为第二普通布料。本实施例的可作为户外服装的防水透气纳米发电布料自上而下依次为：基底普通布料2-2(可以是市场上可购的任意一种布料或实验室合成的具有透气性的材料)，静电纺PVDF纳米纤维膜1，第一普通布料2-1，第二碳纳米管电极3是多壁碳纳米管，第二普通布料2；其中，最上面的基底普通布料2-2和静电纺PVDF纳米纤维膜1热压成为一体，构成防水透气布料复合层；第二碳纳米管电极3印刷在第二普通布料2上，将第一普通布料2-1覆盖在第二碳纳米管电极3上(可以看做是3层，从上到下分别是：第一普通布料2-1、第二碳纳米管电极3、第二普通布料2，摩擦部分为中间的第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1)，构成摩擦纳米发电复合层；所述防水布料复合层和所述摩擦纳米发电复合层平行堆放，用市场上购得的中国深圳恒波超声焊接机超声焊接成一体，构成防水透气纳米发电布料2。
如图5所示，是本实施例的防水透气纳米发电布料的加工流程图；先采用静电纺丝技术制得静电纺PVDF纳米纤维膜1，并用市场上可购的畅印恒温热压机将静电纺PVDF纳米纤维膜1与基底普通布料2-2热压为一个整体。同时，将第二碳纳米管电极3印刷在第二普通布料2上，将第一普通布料2-1覆盖在第二碳纳米管电极3上面，构成摩擦纳米发电复合层，通过如图5所示放置各层布料(所述防水布料复合层和所述摩擦纳米发电复合层平行叠放)，然后用市场上购得的中国深圳恒波超声焊接机将材料进行焊接，得到防水透气纳米发电布料2。
如图6所示，是本实施例的防水透气纳米发电布料中摩擦纳米发电的工作原理图；以切换接触/分离状态产生感应电荷为例，对本实施例的防水透气纳米发电布料的摩擦发电工作原理进行阐述：摩擦纳米发电机的摩擦层为第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1，如图6所示，图6(i)至图6(iv)是摩擦纳米发电的一个完整工作周期。在图6(i)的初始状态下，第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1完全接触，由于摩擦起电作用使得第一普通布料2-1表面带负电，第二碳纳米管电极3表面带上等量正电荷，此时上下摩擦面的正负电荷处于平衡状态，外接回路中没有电流，第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1发生分离的时候，由于两种摩擦材料之间的距离变大，正电荷会从第二碳纳米管电极3移动地面上，如图6(ii)所示；当第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1的距离达到最大的时候，电子不再移动，回路中没有电流；当第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1相互靠近的时候，如图6(iii)所示，为了平衡第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1的电势，电荷会从地面移动到第二碳纳米管电极3上，第二碳纳米管电极3和第一普通布料2-1逐渐靠近最终相互接触，工作状态回到图6(i)，即开始下一个循环。
第二普通布料2在此不参与摩擦，只是作为第二碳纳米管电极3的基底。
实施例3
其它与实施例1相同，不同之处在于：静电纺PVDF纳米纤维膜1替换为：熔融纺丝纳米纤维膜或气吹法得到的纳米纤维膜；纳米纤维膜的材质可以是高分子材料，包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和/或聚酰胺。
实施例4
其它与实施例1相同，不同之处在于：所述第一碳纳米管电极或第二碳纳料管电极替换为金属纳米颗粒电极、金属纳米线电极或石墨烯电极，金属是金、银、铜、铝或镍。
实施例5
其它与实施例1相同，不同之处在于：固定方法是周边粘贴固定。
应用实施例1
以实施例1制备的防水透气纳米发电布料1作为鞋子的布料，防水透气布料复合层可以防止鞋面被水或污水弄脏，同时鞋也是透气的，穿着脚会觉得舒服。此外，在跑步的时候也会让布料之间相互摩擦，也会发电，摩擦发电的部分工作模式是实例1中的接触分离式。
应用实施例2
以实施例2制备的防水透气纳米发电布料2作为鞋子的布料，防水透气布料复合层可以防止鞋面被水或污水弄脏，同时鞋也是透气的，穿着脚会觉得舒服。此外，在跑步的时候也会让布料之间相互摩擦，也会发电，摩擦发电的部分工作模式是实例2中的单电极模式。
应用实施例3
以实施例1制备的防水透气纳米发电布料1作为手套的材料。长时间的穿戴手套工作或洗衣服的时候，双手感觉会比较舒服。而且在洗东西的时候，手套来回运动，手套和手之间的摩擦也能发电，摩擦发电的部分工作模式是实例1中的接触分离式。
应用实施例4
以实施例2制备的防水透气纳米发电布料2作为手套的材料。长时间的穿戴手套工作或洗衣服的时候，双手感觉会比较舒服。而且在洗东西的时候，手套来回运动，手套和手之间的摩擦也能发电，摩擦发电的部分工作模式是实例2中的单电极模式。
静电纺纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径小的特点，不仅能阻挡雨、雪，而且可以让水蒸气和空气穿过，可以使人体处在一个舒适的状态。静电纺纳米纤维膜的微孔分布均匀而且价格便宜，实用性很强。人在大部分的时候都是在动的，动的时候衣服和衣服之间或者是衣服和人体的皮肤之间就会相互摩擦，产生摩擦电，但是这些电荷都被浪费掉了。本发明通过在衣料上结合摩擦纳米发电，可以将人们活动时摩擦产生的电收集起来，而且本发明的电极制作方法是通过在布料上印刷碳纳米管作为电极，可以保证印刷上电极之后的布料仍具有透气性。此外，碳纳米管也是一种疏水的材料，也能进一步的防水。
本发明提出将采用静电纺丝技术和丝网印刷技术结合得到的柔软透气材料作为基底和任一摩擦层，使整个器件结构兼具防水透气和发电两种功能。所以本发明的防水透气纳米发电布料做成衣服或手套可以作为能量收集装置。
具体的，本发明提出的防水透气纳米发电布料及其制备方法，具有以下有益效果：
1、由于纳米纤维膜是由纳米纤维随机堆积形成，静电纺纳米纤维膜的孔径的大小约为1微米，而水珠的直径范围是20-10000微米，水蒸气的直径为纳米级别，所以纳米纤维膜可以防雨水，同时又能让水蒸气和空气穿过，实现了作为户外服装的防水透气效果；
2、由于基底及第二摩擦层采用普通布料，因此透气性能好，结构柔软，相较于现有方案，能够很好的满足可穿戴电子设备的要求；
3、电极材料采用导电纳米材料，例如碳纳米管，从而在具有微纳米结构的基底表面形成导电网络，因此，在摩擦纳米发电工作过程中，电极材料不会因为不断弯曲而发生裂纹或者甚至断裂，从而使得本发明的纳米发电布料更适合作为可穿戴发电设备；
4、由于电极材料的是印刷得到的导电网络，因此能够保证其良好的导电性及透气性，且由于采用印刷方式形成电极材料，因此电极材料的尺寸及形状具有可设计性，从而实现可穿戴发电设备的设计多样性；
5、本发明采用的静电纺丝技术和印刷技术，具有制备工艺成熟、选材广泛、成本低、实用性强、可大规模生产等优点。
本发明是一种基于静电纺丝技术和摩擦纳米发电的先进户外服装和可穿戴发电设备，属于功能材料和绿色新能源领域。该防水透气纳米发电布料不仅可以作为舒适的防水透气的户外服装的制作原料，同时可以收集人们活动时的产生的摩擦电，一举多得。
本发明具有制备工艺简单、材料成本低廉、实用性较强、可大规模生产等优点，具有很大的实用性和重要的产业化前景。
还需要说明的是，本发明实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知明为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
本发明说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防水透气纳米发电布料，自上而下依次包括基底、功能层、第一摩擦层和第二摩擦层，其中：所述基底为基底普通布料；所述功能层为纳米纤维膜；所述第一摩擦层为印刷有电极材料的第一普通布料，所述第二摩擦层为第二普通布料，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层构成摩擦纳米发电复合层；所述基底普通布料与所述纳米纤维膜热压连接，构成防水透气布料复合层，所述防水透气布料复合层与所述摩擦纳米发电复合层周边固接；
其制备步骤如下：
(1)、防水透气布料复合层的制备
纳米纤维膜作为防水透气的功能层，将纳米纤维膜与基底普通布料热压构成防水透气布料复合层；
(2)、第一摩擦层的制备
在第一普通布料构成的基底上印刷电极材料，形成导电网络，作为第一摩擦层；
(3)、第二摩擦层的设置
设置第二普通布料于所述第一摩擦层的上方，作为第二摩擦层；
(4)摩擦纳米发电复合层的制备
所述第一摩擦层和第二摩擦层四周固定，中间部分并未接触或完全接触，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层构成摩擦纳米发电复合层；
(5)防水透气纳米发电布料的制备
步骤(1)制备的防水透气布料复合层与步骤(4)制备的摩擦纳米发电复合层周边固接，得到防水透气纳米发电布料；
所述基底普通布料、第一普通布料和第二普通布料是市场上任意一种布料或实验室合成的具有透气性的材料，所述纳米纤维膜的材质为高分子材料，包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和/或聚酰胺，所述纳米纤维膜是熔融纺丝纳米纤维膜，具有防水透气的功能。
2.根据权利要求1所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述电极材料为导电纳米材料。
3.根据权利要求2所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述导电纳米材料为金属纳米颗粒、金属纳米线、碳纳米管和/或石墨烯。
4.根据权利要求3所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述金属是金、银、铜、铝或镍。
5.根据权利要求1所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述电极材料为碳纳米管电极。
6.根据权利要求5所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述碳纳米管电极为扶手椅形纳米管、锯齿形纳米管或手性纳米管。
7.根据权利要求1所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述印刷采用丝网印刷或喷墨打印。
8.根据权利要求7所述的防水透气纳米发电布料，其特征在于：所述第一摩擦层中印刷的电极材料形成弧形部分结构，所述第一摩擦层和第二摩擦层四周固定连接，中间部分并未接触或完全接触；在外界作用下，第一摩擦层的弧形部分结构和第二摩擦层接触/分离，所述第二普通布料与功能层相邻的一面印刷有电极材料。
9.权利要求1-8中任一项所述防水透气纳米发电布料的应用，用于制备防水透气户外服装和/或可穿戴发电装置。
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